專利名稱：減少注入井和回收井結(jié)垢的方法和裝置的制作方法
對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的相互參考本申請(qǐng)是1999年3月24日提交的美國專利申請(qǐng)系列No.09/275,320的部分繼續(xù)，后者又是1996年12月17日提交的美國專利申請(qǐng)系列No.08/767,750(現(xiàn)在是美國專利No.5,888,396)的部分繼續(xù)，將它們并入本文作參考。
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及注入井和回收井的防污，更具體地說，涉及應(yīng)用利用烷烴的細(xì)菌減少或消除注入井和回收井結(jié)垢的方法和裝置。
背景知識(shí)很多不同類的注入井和回收井被廣泛應(yīng)用。通常的注入井被用于供水，地下水控制，溶液采礦，廢物處理，地?zé)崮芎驮龃笥彤a(chǎn)量。通常的回收井被用于地下水控制、吸取和處理，城市供水，生活用水的供應(yīng)以及油品工業(yè)和地?zé)峁I(yè)。
注入井和回收井的結(jié)垢是全世界的重大問題?；瘜W(xué)結(jié)垢和生物結(jié)垢是降低井的特性和最終損壞井的主要原因。包含細(xì)菌和金屬氧化物的物質(zhì)積聚并堵塞井。鐵和錳在井濾網(wǎng)上結(jié)垢是供水井和生產(chǎn)井的全球性問題。此外，金屬污垢是大多數(shù)廢水處理廠普遍存在的問題。例如，當(dāng)?shù)叵滤写嬖谧銐虻蔫F和/或錳時(shí)，敞口井中普遍出現(xiàn)鐵細(xì)菌和錳細(xì)菌。這樣的細(xì)菌通過下列方式堵塞井酶促催化金屬的氧化，利用能量促進(jìn)絲狀淀渣的生長，以及在淀渣中積聚大量金屬氫氧化物(例如氫氧化鐵)。例如，細(xì)菌可能通過將亞鐵離子氧化成鐵離子而獲得它們的能量，然后，它們作為水合氫氧化鐵沉積在它們的粘液包層上或粘液包層內(nèi)。鐵細(xì)菌產(chǎn)生粘性物質(zhì)(它具有凝膠的稠度)的積聚。此外，它們使溶解的鐵和錳沉淀。生長的細(xì)菌和沉淀的礦物質(zhì)產(chǎn)生雙重作用。鐵的沉淀和細(xì)菌的迅速生長產(chǎn)生大團(tuán)的物質(zhì)，它們迅速阻塞圍繞井眼的沉積物的網(wǎng)孔。鐵細(xì)菌的爆發(fā)性生長速度能使井僅僅在數(shù)月內(nèi)就報(bào)廢。
其它形式的鐵細(xì)菌通過非酶促方式引起鐵的沉淀。這些細(xì)菌通過這樣的機(jī)制促進(jìn)沉淀，例如提高pH；通過藻類的光合作用改變水的氧化還原電勢(shì)；以及釋放螯合的鐵。某些形式的鐵細(xì)菌能在缺氧條件下將鐵還原成亞鐵態(tài)。
一種減少到達(dá)生產(chǎn)井濾網(wǎng)的鐵積垢物質(zhì)的量的常規(guī)方法(被稱為Vyredox系統(tǒng))應(yīng)用一系列環(huán)繞生產(chǎn)井的注入井。將充氧水注入井中而氧化溶液中的鐵并促進(jìn)鐵細(xì)菌的生長，于是到達(dá)生產(chǎn)井的鐵很少。
在很多井中，不能在積垢鐵到達(dá)生產(chǎn)井之前除去它。在這些情況下，將苛性化學(xué)品加到井中而清除生物污垢和生產(chǎn)井濾網(wǎng)上的污垢。這些習(xí)慣做法成本高、費(fèi)時(shí)，而且要求生產(chǎn)井脫線，所以中斷操作。此外，化學(xué)品和其毒性煙霧可能對(duì)將它們注入生產(chǎn)井的技術(shù)人員引起嚴(yán)重的損傷。
常用來控制鐵細(xì)菌的其它方法有加熱、炸藥、超聲處理、輻射和缺氧阻塞。
盡管作出了上述努力，但仍需要有效減少或消除各類注入井和回收井結(jié)垢的方法。鑒于上述情況、并且為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的其它不足而開發(fā)了本發(fā)明。
本發(fā)明摘要按本發(fā)明，提供了對(duì)井的入口和出口防污的方法和裝置。應(yīng)用烷烴(例如丁烷)基質(zhì)與氧結(jié)合而刺激井的入口和/或出口附近微生物的生長。本烷烴/氧注入法是一種簡單而成本低的處理方法，它通過氧化溶解的金屬濃縮物以及從生產(chǎn)途徑和供應(yīng)途徑固定它們來抑制和防止井口和其它工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合的金屬污垢。
本發(fā)明一方面提供了一種減少井結(jié)垢的方法。該方法包括如下步驟刺激井附近利用烷烴的細(xì)菌的生長，以及用利用烷烴的細(xì)菌減少井上的污垢物質(zhì)沉積。
本發(fā)明另一方面提供了一種減少井結(jié)垢的方法。該方法包括如下步驟將至少一種烷烴和氧引到井的易結(jié)垢區(qū)，從而刺激利用烷烴的細(xì)菌(它們減少井上的污垢物質(zhì)沉積)的生長。
本發(fā)明又一方面提供了一種減少井結(jié)垢的裝置。該裝置包括丁烷基質(zhì)源，含氧氣體源，以及至少一個(gè)注入器，注入器與丁烷基質(zhì)源和含氧氣體源有流通，它的遠(yuǎn)端位于易結(jié)垢的井的至少一部分附近。
從下列描述將更明白本發(fā)明的這些和其它方面。
對(duì)圖的簡要描述

圖1是闡釋就地丁烷注入系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)可被用來按本發(fā)明的實(shí)施方案減少或消除注入井或回收井的污垢。
圖2是闡釋就地空氣注入系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)可被用來按本發(fā)明的實(shí)施方案減少或消除注入井或回收井的污垢。
圖3是部分示意圖，它闡釋了可被用來按本發(fā)明的實(shí)施方案減少或消除注入井或回收井的污垢的丁烷注入井。
圖4是部分示意圖，它闡釋了可被用來按本發(fā)明的實(shí)施方案減少或消除注入井或回收井的污垢的空氣注入井。
圖5是一幅平面圖，它關(guān)于就地用生物除污系統(tǒng)處理被1，1，1-TCA污染的有害廢物場(chǎng)所，而且它示出了按本發(fā)明的實(shí)施方案減少回收井結(jié)垢。
圖6是一幅圖5中所示的場(chǎng)所的平面圖，它闡述了按本發(fā)明的實(shí)施方案的丁烷影響區(qū)。
圖7是一幅圖5中所示的場(chǎng)所的平面圖，它闡述了按本發(fā)明的實(shí)施方案的溶解氧影響區(qū)。
圖8是一幅示意圖，它闡釋了回收井和鄰近的按本發(fā)明實(shí)施方案減少回收井結(jié)垢的烷烴/氧注入井。
圖9是一幅示意圖，它闡釋了回收井和鄰近的按本發(fā)明實(shí)施方案的烷烴/氧注入井。
圖10是一幅示意圖，它闡釋了回收井，加壓流體注入井，以及按本發(fā)明實(shí)施方案減少回收井和加壓流體井結(jié)垢的烷烴/氧注入井。
圖11是一幅平面示意圖，它關(guān)于油回收井，水注入井，以及按本發(fā)明實(shí)施方案減少油回收井和水注入井結(jié)垢的丁烷/空氣注入井。
對(duì)優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述本發(fā)明涉及減少或消除注入井和回收井的污垢的方法和裝置。將烷烴基質(zhì)和含氧氣體注入井的場(chǎng)所而刺激微生物(它們的作用是減少或除去井入口和/或出口處的污垢)的生長。
按本發(fā)明，將烷烴用來刺激有效地減少或消除注入井和回收井的污垢的、利用烷烴的細(xì)菌的生長。合適的烷烴基質(zhì)包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷及其混合物。例如，天然氣可被用作烷烴來源。具有較高水溶性的烷烴及其混合物是很多用途所優(yōu)選的。優(yōu)選地，在17℃下，烷烴在水中的溶解度大于約5ml/100ml水，更優(yōu)選大于約10ml/100ml水。丁烷是用于本發(fā)明的特別優(yōu)選的烷烴。丁烷可呈丁烷基質(zhì)的形式提供。
本文應(yīng)用的術(shù)語“丁烷基質(zhì)”包括液體和氣體，其中，存在刺激利用丁烷的細(xì)菌大量生長的足量丁烷。丁烷優(yōu)選是丁烷基質(zhì)的最普遍的化合物(基于重量百分?jǐn)?shù))，通常占丁烷基質(zhì)的至少約10wt％。丁烷基質(zhì)的其它成分可包括任何合適的化合物，包括惰性氣體和/或其它烷烴(例如甲烷、乙烷和丙烷)。優(yōu)選地，丁烷基質(zhì)優(yōu)選包含至少約50wt％的丁烷。更優(yōu)選地，丁烷基質(zhì)包含至少約90wt％的丁烷。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，丁烷基質(zhì)包含至少約99wt％的正丁烷。丁烷可能含直鏈化合物(正丁烷)和/或支鏈化合物。雖然本文主要描述了丁烷基質(zhì)的應(yīng)用，但是應(yīng)懂得，其它烷烴(單獨(dú)用或組合用)的應(yīng)用也屬于本發(fā)明的范圍。
本文應(yīng)用的術(shù)語“含氧氣體”表示包含氧的氣體，它們包括純氧以及氧與其它氣體的混合物。例如，含氧氣體可以包括空氣，純氧或者與惰性氣體(例如氦、氬、氮、一氧化碳等)摻合的氧。
本文應(yīng)用的術(shù)語“井”表示可在操作中經(jīng)受結(jié)垢的任何注入結(jié)構(gòu)或回收結(jié)構(gòu)。通常的注入井被用于供水，地下水控制，溶液采礦，廢物處理，地?zé)崮芎驮龃笥彤a(chǎn)量。通常的回收井被用于地下水控制、吸取和處理，城市供水，生活用水的供應(yīng)以及油品工業(yè)和地?zé)峁I(yè)。
本文應(yīng)用的術(shù)語“結(jié)垢”表示結(jié)垢物質(zhì)在井的至少一部分上的沉積。結(jié)垢能導(dǎo)致由于例如鐵細(xì)菌和錳細(xì)菌的生長使井堵塞和損壞，包括氧化物和氫氧化物沉積以及由鐵細(xì)菌和錳細(xì)菌的活動(dòng)引起的結(jié)垢。
術(shù)語“結(jié)垢物質(zhì)”表示包括細(xì)菌和金屬氧化物(包括氫氧化物)的物質(zhì)。結(jié)垢物質(zhì)的金屬成分包括，例如鐵、錳、鉛、砷、鎳、汞、鉬、鎘、銅、鉻、銀、鋅和鉀。作為結(jié)垢物質(zhì)的形成的一個(gè)具體實(shí)例，鐵細(xì)菌[例如泉發(fā)菌屬(Crenothrix)、纖發(fā)菌屬(Leptothrix)、嘉利翁氏菌屬(Gallionella)、細(xì)枝發(fā)菌屬(Clonothrix)和假單胞菌屬(Pseudomonas)]能將溶解的鐵變成不溶的三價(jià)鐵，它接著沉積在細(xì)菌細(xì)胞的包覆層。該包覆層產(chǎn)生最終堵塞井濾網(wǎng)縫隙的凝膠樣的淀渣。
可由鐵細(xì)菌和錳細(xì)菌以及它們沉積在井濾網(wǎng)上形成的積垢引起井濾網(wǎng)結(jié)垢的現(xiàn)象。當(dāng)由于例如微生物活動(dòng)、壓力減小、pH波動(dòng)以及其它化學(xué)變化和物理變化而改變鐵和錳的溶解度時(shí)，就引起結(jié)垢。下列反應(yīng)式描述了逐漸導(dǎo)致井濾網(wǎng)積垢的化學(xué)變化和溶解度變化。
氫氧化亞鐵(Fe(OH)2)的溶解度小于20mg/l(ppm)。
氫氧化鐵(4Fe(OH)3)的溶解度小于0.01mg/l。
鐵和錳的氫氧化物的進(jìn)一步氧化導(dǎo)致水化氧化物的形成。溶液中的亞鐵能與氧反應(yīng)而生成氧化鐵。
可溶性錳以與鐵相似的方式變成不溶性的。
可按本發(fā)明應(yīng)用的方法包括，應(yīng)用土著利用烷烴的微生物和/或?qū)⒎峭林猛闊N的微生物注入井處理區(qū)。優(yōu)選的是，通過添加丁烷基質(zhì)、含氧氣體和任選的細(xì)菌營養(yǎng)物(可能限于詳盡研究中的體系)而刺激土著微生物大量繁殖。合適的細(xì)菌營養(yǎng)物包括含氮化合物和含磷化合物。例如，細(xì)菌營養(yǎng)物可包含氨、硝酸鹽、氯化銨和正磷酸鈉鹽及其組合物。
圖1簡要闡述了一個(gè)就地丁烷注入系統(tǒng)，其中，可按本發(fā)明的實(shí)施方案大為減少注入井和回收井的污垢。丁烷注入系統(tǒng)被安置在存放了一個(gè)丁烷鋼瓶12的棚10中。丁烷鋼瓶12處于秤13(它被用來測(cè)定鋼瓶12中盛有的丁烷量)上。鋼瓶12與雙孔閥14連通。棚10中還存放了一個(gè)氦鋼瓶16。通過調(diào)節(jié)器18和閘門閥20將氦鋼瓶16與雙孔閥14連接。一個(gè)止回閥22位于來自丁烷鋼瓶12的單管線和通向電磁閥24和25的兩條支線之間。一個(gè)數(shù)字式定時(shí)器26控制電磁閥24，而另一個(gè)數(shù)字式定時(shí)器27則控制電磁閥25。閘門閥28和29分別位于電磁閥24和25的下游。閘門閥28與丁烷注入井管線30連通。閘門閥29與另一條丁烷注入井管線31連通。在數(shù)字式定時(shí)器26和27與電源34(例如GFCI插座(120 VAC))之間連接一個(gè)功率重調(diào)裝置32。
通過圖1中所示的就地丁烷注入系統(tǒng)控制從鋼瓶12流過丁烷注入井管線30和31的丁烷基質(zhì)的流動(dòng)。丁烷基質(zhì)至注入井管線30和31的流動(dòng)可以是恒定的或脈沖的。在一個(gè)實(shí)施方案中，以要求的間隔對(duì)管線30和31定期提供丁烷基質(zhì)。例如，每小時(shí)可從0.01秒到數(shù)分鐘以任意合適的流速供應(yīng)丁烷脈沖。
圖2簡要闡述了一個(gè)就地空氣注入系統(tǒng)，其中，可按本發(fā)明的實(shí)施方案大為減少注入井和回收井的污垢?？諝庾⑷胂到y(tǒng)被安置在棚10中?？諝鈮嚎s機(jī)40供應(yīng)空氣通過系統(tǒng)壓力計(jì)41至閘門閥42和43。一個(gè)流量計(jì)44位于閘門閥42的下游，而另一個(gè)流量計(jì)45則位于閘門閥43的下游。通過保險(xiǎn)絲底盤切斷系統(tǒng)46將空氣壓縮機(jī)40連接到電源47(例如220伏AC電源)上。將一個(gè)稀釋閥48連接到系統(tǒng)壓力計(jì)與閘門閥42和43之間的管線上。將稀釋閥48與通風(fēng)管49連接。將一條空氣注入井管線50與閘門閥42連通，而將另一條空氣注入井管線51與閘門閥43連通。閘門閥42和43被用來平衡流到空氣注入井管線50和51中每一個(gè)的空氣。
通過圖2中所示的就地空氣注入系統(tǒng)控制從壓縮機(jī)40流過空氣注入井管線50和51的空氣流。流到注入井管線50和51的空氣流或其它類別的含氧氣體的流動(dòng)可以是恒定的或脈沖的?？梢砸蟮拈g隔對(duì)管線50和51定期提供含氧氣體。例如，每小時(shí)可從0.1秒到50分鐘以任意合適的流速供應(yīng)空氣。
圖3闡述了可按本發(fā)明的實(shí)施方案用來防止結(jié)垢的丁烷注入井60。通過位于最后一級(jí)62下方距離D處的橫向管61將圖1中所示的丁烷井注入管線30連接到丁烷注入井60。距離D優(yōu)選至少是3英尺。通過彎頭63將橫向管61與縱向管64連接?？v向管64可具有任意合適的直徑和長度。例如，縱向管64可包含一條1英寸外徑、長度為約1～約100或500英尺或更長的鐵管。將一個(gè)接頭66連接到縱向管64的末端。例如接頭66可以是1英寸×1英寸異徑接頭。通過接頭66將井尖端68與縱向管64的末端連接。井尖端68可以是任意合適的結(jié)構(gòu)，它適當(dāng)?shù)卦试S丁烷在處理場(chǎng)所中分散。例如，井尖端68可包含一條外徑為1英寸、長度為2英尺的有縫不銹鋼管。通過井尖端68將從丁烷注入井管線30輸送到丁烷注入井60的丁烷引入處理場(chǎng)所的所要求部位。
圖4闡述了可按本發(fā)明的實(shí)施方案用來防止結(jié)垢的空氣注入井70。將圖2中所示的空氣注入井管線50與空氣注入井70的橫向管71連接。橫向管71位于最后一級(jí)62下方距離D處，它優(yōu)選至少是3英尺。一個(gè)T字接頭73將橫向管71連接到縱向管74。例如，T字接頭73可具有2英寸×2英寸×2英寸的外部尺寸?？v向管74可具有任意合適的直徑和長度。例如，縱向管74可包含一條2英寸外徑、長度為約1～約100或500英尺或更長的PVC管，這取決于空氣注入井70所要求的深度。用一個(gè)接頭75將縱向管74的遠(yuǎn)端連接到井濾網(wǎng)76。接頭75可以例如包含一個(gè)2英寸×2英寸的管接頭。井濾網(wǎng)76可以是任意合適的結(jié)構(gòu)，它適當(dāng)?shù)卦试S空氣或其它含氧氣體在處理區(qū)中分散。例如，井濾網(wǎng)76可包含一條內(nèi)徑為2英寸、長度為2英尺的有縫PVC管。通過井濾網(wǎng)46將從空氣注入井管線50輸送到空氣注入井70的空氣或另一種含氧氣體在受污染場(chǎng)所的所要求部位分散。將一個(gè)具有蓋78的路基盒77與T字接頭73連接，以便保護(hù)井70的頂部并允許為了取樣而進(jìn)入井70。此外，如果需要的話，路基盒77允許手工或自動(dòng)添加非土著細(xì)菌和/或細(xì)菌營養(yǎng)物(例如含氮化合物和含磷化合物)至井70中。
雖然圖3和4中所示的丁烷注入井60和空氣注入井70彼此是獨(dú)立的，但丁烷和空氣可通過相同的注入井供應(yīng)。雖然圖1和2中示出了兩條丁烷注入井管線30和31以及兩條空氣注入井管線50和51，但是可應(yīng)用單一的管線或任意合適數(shù)量的多條注入井管線。此外，可通過任意合適的歧管系統(tǒng)將管線連接到丁烷注入井和空氣注入井。
如下實(shí)施例闡述了本發(fā)明的各方面，但不能認(rèn)為是限制本發(fā)明的范圍。
在馬薩諸塞的公害廢物場(chǎng)所進(jìn)行了地下研究。圖5示出了所述場(chǎng)所的平面圖。研究表明，土壤中存在高濃度的氯化揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)，地下水中則濃度更高。進(jìn)一步估測(cè)表明，淺含水地帶中存在氯化VOCs。所述場(chǎng)所的土壤和地下水具有高濃度的1，1，1-TCA，溶解相濃度高達(dá)900mg/l。倘若所述場(chǎng)所存在所述程度的VOC污染，認(rèn)為土方挖掘和處理不是可接受的除污選擇。當(dāng)初在所述場(chǎng)所安裝了一個(gè)常規(guī)地下水泵和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)空氣洗滌和粒狀活性炭技術(shù)的處理(GP&T)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括三個(gè)回收井，它們?cè)诘叵卵芯恐杏龅降淖罡遃OC濃度附近淺含水地帶被屏蔽。定期地下水質(zhì)監(jiān)測(cè)表明，地下水泵和處理系統(tǒng)對(duì)淺含水地帶的地下水具有有限的影響，而且位于污染源附近的特定檢測(cè)井的1，1，1-TCA濃度保持在高于約150,000ppb的水平。在致力于促進(jìn)在場(chǎng)所處鑒定的VOC煙流(plume)的除污過程中，安裝了就地生物除污系統(tǒng)。
在圖5中所示的有害廢物場(chǎng)所進(jìn)行了十八個(gè)月就地現(xiàn)場(chǎng)示范。應(yīng)用如圖1～4中示出的本發(fā)明的氣體輸送系統(tǒng)將丁烷注入地下。通過自動(dòng)檢測(cè)儀每天進(jìn)行對(duì)易消散的丁烷排出物的監(jiān)測(cè)。以導(dǎo)致地下水中、毛細(xì)管邊緣和滲流區(qū)中充分微生物氧化的速率往地下用脈沖注入丁烷氣體。生物處理開始后不久，位于生物處理區(qū)中的單一監(jiān)測(cè)井內(nèi)1，1，1-TCA的總?cè)芙庀酀舛仁?50,000ppb，處理開始后八個(gè)月為2,500ppb，而生物處理開始后十四個(gè)月則為580ppb。該技術(shù)的中試顯示了，氯離子和二氧化碳濃度和細(xì)胞密度(地下水中)比丁烷生物刺激區(qū)中的基本值增大幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
丁烷的蒸汽壓通常是約16psi。隨著環(huán)境溫度降到40°F，丁烷鋼瓶中的壓力降到真空狀態(tài)(負(fù)值)。因此，設(shè)計(jì)了這樣的注入系統(tǒng)，即，在熱和冷的極端條件下也應(yīng)當(dāng)操作，有效而安全地將丁烷注入地下的靶區(qū)。這是通過用氦進(jìn)料經(jīng)雙孔閥對(duì)丁烷鋼瓶加壓而實(shí)現(xiàn)的。氦保持丁烷鋼瓶內(nèi)的恒定壓力(例如，50psi)。丁烷鋼瓶中的內(nèi)部插管確保氦僅僅將液態(tài)丁烷推出槽。也可將丁烷鋼瓶加熱到足夠的溫度而從鋼瓶供應(yīng)氣態(tài)丁烷。
系統(tǒng)對(duì)電的需要是120-V輸出以操作兩個(gè)數(shù)字式定時(shí)器(NEMA-4和防爆)與調(diào)節(jié)VOC-影響區(qū)內(nèi)共代謝丁烷基質(zhì)的引入的兩個(gè)電磁閥(NEMA-4和防爆)。應(yīng)用氦壓氣裝置在50psi下每小時(shí)從120磅鋼瓶注入液態(tài)丁烷0.5秒，每天共注入約24立方英尺。通過五馬力旋轉(zhuǎn)葉片空氣壓縮機(jī)(220-V)以空氣形式提供氧。該系統(tǒng)部件(包括空氣壓縮機(jī)、丁烷鋼瓶和氦鋼瓶、注入系統(tǒng)定時(shí)器和閥、以及輔助設(shè)備)都處于圖1和2中所示的儲(chǔ)存棚中。所述儲(chǔ)存棚裝備了爆炸下限(LEL)監(jiān)控器。
應(yīng)用空桿螺旋鉆鉆機(jī)安裝兩個(gè)如圖3所示的丁烷注入井，插入地下約20英尺深。丁烷注入井包括10英寸外徑的黑鐵管，裝配了2英尺有縫不銹鋼井尖端，從地表層推入淤泥層以上的深度。周圍放置潔凈的沙子至井尖端頂部以上兩英尺處，應(yīng)用混凝土導(dǎo)管澆注灌漿填縫料而在地表面形成沙堆的頂部，于是將井孔密封并防止表面經(jīng)由井環(huán)形區(qū)的短路。
每個(gè)丁烷注入井被設(shè)計(jì)為每天向地下輸入兩磅液態(tài)丁烷。利用氦作為推進(jìn)氣體以每小時(shí)0.5秒脈沖注入丁烷(每天共注入約24ft3丁烷)。
通過數(shù)字式定時(shí)器/時(shí)間間隔計(jì)(NEMA-4和防爆)控制每口井的丁烷注入。在GFCI電路上操作兩個(gè)定時(shí)器。數(shù)字式定時(shí)器正常操作關(guān)閉了為可燃?xì)怏w和液體的操作設(shè)計(jì)的電磁閥(每口井一個(gè))(NEMA-4和防爆)。定時(shí)器被設(shè)計(jì)成每小時(shí)開啟電磁閥0.5秒以調(diào)節(jié)VOC-影響區(qū)內(nèi)共代謝丁烷基質(zhì)的引入。兩個(gè)電磁閥都是在GFCI電路上操作的。
在丁烷注入系統(tǒng)中裝備了自動(dòng)流動(dòng)傳感器，如果在系統(tǒng)內(nèi)任何地方檢測(cè)到突然釋放丁烷氣體超過2秒，所述傳感器就停止對(duì)電磁定時(shí)器的動(dòng)力供應(yīng)。斷電的電磁閥回到正常的關(guān)閉位置。
應(yīng)用空桿螺旋鉆鉆機(jī)安裝兩個(gè)如圖4所示的空氣注入井至約20英尺深。空氣注入井裝配了兩英寸內(nèi)徑的計(jì)劃(schedule)40 PVC有縫井濾網(wǎng)(兩英尺長)。在井濾網(wǎng)周圍環(huán)形區(qū)堆放過濾用的沙子至高于濾網(wǎng)/井管界面約兩英尺。將所述兩英尺井濾網(wǎng)裝在緊鄰丁烷注入井的淤泥層以上的深度，堆放沙子至高于屏蔽區(qū)段頂部兩英尺，并且在地表面澆注灌漿填縫料而形成沙堆的頂部。應(yīng)用混凝土導(dǎo)管在環(huán)形區(qū)構(gòu)筑地基。在每口井的地表面用水泥注入防滲的路基盒。
在每口空氣注入井安裝了壓力計(jì)來監(jiān)測(cè)每口井測(cè)試點(diǎn)的注入壓力。安裝了空氣壓縮機(jī)以小于一個(gè)爆發(fā)壓力(breakout pressure)對(duì)每口井輸送5～10cfm以便將VOC揮發(fā)減到最少。
現(xiàn)場(chǎng)的定期監(jiān)測(cè)包括就地測(cè)定溶解氧、二氧化碳和應(yīng)用比色法測(cè)定氯離子濃度。應(yīng)用便攜式氣相色譜儀定量分析溶解的丁烷濃度。進(jìn)行系列稀釋和平板接種計(jì)數(shù)地下水中的活細(xì)胞數(shù)。在中試研究期間，每天進(jìn)行易消散的丁烷發(fā)射的監(jiān)控，在野外研究中未注意到滲漏到環(huán)境空氣中或其它潛在的感受器的跡象。在合乎標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室參照EPA法8260對(duì)從現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)井采集的地下水質(zhì)樣品分析VOCs。
在上述現(xiàn)場(chǎng)野外研究之前，現(xiàn)場(chǎng)的溶解鐵引起回收井和監(jiān)測(cè)井濾網(wǎng)結(jié)垢。這樣的鐵垢是大多數(shù)供水井和生產(chǎn)井的常見問題?，F(xiàn)場(chǎng)地下水中溶解鐵的濃度最初是約55～60ppm。然而，操作十八個(gè)月之后，丁烷注入井的井濾網(wǎng)上未顯示結(jié)垢的跡象。此外，在以前需要經(jīng)常處理而清潔鐵沉積物的現(xiàn)場(chǎng)的淺回收井，在執(zhí)行丁烷注入方案后不再堵塞了。由于進(jìn)行了本研究，所以，結(jié)垢(例如溶解金屬的沉積)不再是丁烷生物處理區(qū)現(xiàn)場(chǎng)的問題。丁烷注入井周圍的溶解鐵濃度降到2～5ppm。
表1中的數(shù)據(jù)歸納了在野外研究的現(xiàn)場(chǎng)獲得的分析數(shù)據(jù)。監(jiān)測(cè)井IND-1、IND-2和IND-3都處于生物處理區(qū)內(nèi)。監(jiān)測(cè)井RIZ-21S作為丁烷生物處理區(qū)外的對(duì)比井。應(yīng)用Chemetrics滴定池、比色分析進(jìn)行鐵濃度的分析測(cè)定。
表1
雖然不想受任何特定的理論的束縛，丁烷氧化可能不但將氯化溶劑共代謝，還可用于氧化否則將促進(jìn)結(jié)垢的金屬。本發(fā)明的丁烷注入是一個(gè)簡單而成本低的處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過例如氧化溶解的金屬濃縮物和從生產(chǎn)途徑和供應(yīng)途徑固定它們而抑制或防止井口和其它工業(yè)用途中的金屬結(jié)垢。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中， 如美國專利申請(qǐng)系列No.09/275,320中公開的對(duì)三氯乙烷(TCE)和trichbroethane(TCA)污染物生物除污的就地注入井可按本發(fā)明的方法和裝置防止結(jié)垢。發(fā)現(xiàn)了，在降解污染物(例如低分子量鹵代脂肪烴，包括TCE和TCA)方面特別有效的利用丁烷的細(xì)菌可被用來減少或消除注入井和回收井的結(jié)垢。按本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，相同的就地注入井既可用于對(duì)污染物生物除污和減少就地注入井本身的污垢，還可減少處理區(qū)中其它注入和/或回收井的污垢。也可對(duì)生物除污和防污提供不同的注入井。
本系統(tǒng)還可用來防止消除甲基叔丁基醚(MTBE)污染物的就地注入井(如美國專利申請(qǐng)系列No.09/275,840中公開的，將它并入本文作參考)結(jié)垢。
本系統(tǒng)還可用來防止消除聚氯化聯(lián)苯(PCB)污染物的就地注入井(如美國專利申請(qǐng)系列No.09/275,324中公開的，將它并入本文作參考)結(jié)垢。
此外，本系統(tǒng)還可用來防止消除石油污染物的就地注入井(如美國專利申請(qǐng)系列No.09/275,381中公開的，將它并入本文作參考)結(jié)垢。
圖8圖示闡釋了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的防污系統(tǒng)?；厥站?0從表面82延伸到入口遠(yuǎn)端84?；厥盏囊后w86從回收井80的遠(yuǎn)端84遷移通過表面82。表面82可能是，例如，地表面或水表面(例如海洋、湖泊等)?；厥盏牧黧w86可呈液體、氣體、流化固體等的形式。例如，回收的液體86可能是地下水、廢水、油、油和水的混合物等。
如圖8中所示，為了減少回收井80的入口端84結(jié)垢，配置了烷烴/氧注入井90和91。注入井90包括出口遠(yuǎn)端94，而注入井91則包括出口遠(yuǎn)端95。注入流體96遷移通過注入井90，而注入流體97則遷移通過注入井91。注入流體96和97可以各自包含按本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的烷烴混合物和含氧氣體。注入流體96也可以是烷烴基質(zhì)，而注入流體97則可以是含氧氣體，反之亦然。烷烴基質(zhì)和/或含氧氣體通過注入井90的流動(dòng)可以是連續(xù)的或斷續(xù)的(例如脈沖的)。從注入井90和91的出口端94和95供應(yīng)的烷烴基質(zhì)和含氧氣體刺激回收井80的入口端84周圍區(qū)中利用烷烴的細(xì)菌的生長，從而減少井的結(jié)垢。例如，如果回收的流體86是地下水，經(jīng)由注入井90和91注入丁烷基質(zhì)和含氧氣體可被用來減少結(jié)垢物質(zhì)在回收井80的入口端84上沉積。
圖9圖示闡釋了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的回收井的處理?；厥站?00從表面102延伸到入口遠(yuǎn)端104。表面102可能是，例如，地表面或水表面(例如海洋、湖泊等)?；厥盏牧黧w106(例如油、地下水、油和水的混合物等)通過回收井100從入口端104遷移。烷烴/氧注入井110位于回收井100的附近。注入井110包括出口端114，烷烴/氧流體116流經(jīng)它。流體116優(yōu)選包含丁烷基質(zhì)和含氧氣體。丁烷基質(zhì)和含氧氣體可作為混合物通過注入井110提供，或者分別提供。丁烷基質(zhì)和/或含氧氣體通過注入井110的流動(dòng)可以是連續(xù)的或斷續(xù)的(例如脈沖的)。作為一個(gè)具體實(shí)例，回收井100可以是一個(gè)油回收井，井口位于它的遠(yuǎn)端104。在該情況下，在回收井100的遠(yuǎn)端104附近注入烷烴/氧流體116(例如丁烷基質(zhì)和含氧氣體)以便減少油井口的結(jié)垢。
圖10圖示闡釋了本發(fā)明的另一個(gè)烷烴/氧處理系統(tǒng)?；厥站?20從表面122延伸到入口遠(yuǎn)端124。表面122可能是，例如，地表面或水表面(例如海洋、湖泊等)。回收的流體126通過回收井120從入口端124遷移。加壓流體注入井130從表面122延伸到出口遠(yuǎn)端134，它位于回收井120的入口端124附近。加壓流體136流經(jīng)注入井130。加壓流體136可以包括液體和/或氣體，例如水、海水、空氣、天然氣等。雖然圖10中所示的加壓流體注入井130從表面122延伸，但還可應(yīng)用液下泵(未示出)對(duì)回收井120的入口端124周圍的區(qū)供應(yīng)加壓流體136(例如海水)。
如圖10中所示，為了減少回收井120的入口端124結(jié)垢，配置了烷烴/氧注入井140。雖然圖10中示出了一個(gè)單獨(dú)的烷烴/氧注入井140，但是可應(yīng)用多個(gè)注入井。注入井140包括出口遠(yuǎn)端144，它位于回收井120的入口端124附近。烷烴/氧流體146遷移通過注入井140。烷烴/氧流體146優(yōu)選包含丁烷基質(zhì)和含氧氣體。丁烷基質(zhì)和含氧氣體可作為混合物通過注入井140提供，或者分別提供。丁烷基質(zhì)和/或含氧氣體通過注入井140的流動(dòng)可以是連續(xù)的或斷續(xù)的(例如脈沖的)。按本發(fā)明，烷烴/氧流體146刺激回收井20的入口端24和加壓流體注入井130的出口端134周圍區(qū)中利用烷烴的細(xì)菌的生長。這類利用烷烴的細(xì)菌(例如利用丁烷的細(xì)菌)有效地減少回收井120和加壓流體注入井130的結(jié)垢。
按本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，圖10中圖示闡釋的系統(tǒng)可被用來減少油回收井的結(jié)垢。在很多石油鉆探操作中，將海水泵送到油回收井入口端附近的區(qū)。在這樣的石油回收操作過程中，石油回收井入口端會(huì)結(jié)垢。此外，海水注入系統(tǒng)的出口端也會(huì)結(jié)垢。通過在石油井口附近配置至少一個(gè)烷烴/氧注入井，就可能大為減少石油回收井入口端和加壓海水注入井的出口端的結(jié)垢。結(jié)果，將顯著增大石油生產(chǎn)率。
防污技術(shù)的一個(gè)主要用途是石油工業(yè)。美國油井的大部分目前是二次回收，即，石油不再在自然壓力和能量下上流入回收井。是天然氣的能量和/或油的高壓下產(chǎn)生的鹽水的能量供給使地下的油進(jìn)入回收井或生產(chǎn)井所需的能量。目前，石油生產(chǎn)包括通過加壓泵送作用或人工吸取方法回收油和鹽水。鹽水與回收的油分離后通過一系列注入井被再注入含油的巖層。再注入的鹽水還有助于將地下殘余的油推向回收井或在回收井聚集，然后通過加壓泵送作用將它泵送回到地面。
當(dāng)再注入水時(shí)，在注入井濾網(wǎng)上觀察到污垢增多，可能是由于鐵和錳氧化細(xì)菌的生長以及相關(guān)的氧化物和氫氧化物積垢的緣故。
圖11是描繪減少鹽水注入井和油回收井處觀察到的污垢的方法的平面圖。如果在注入井和回收井周圍的關(guān)鍵位置安裝一系列丁烷和空氣注入井，丁烷氧化細(xì)菌的作用增強(qiáng)儲(chǔ)油層內(nèi)和鹽水中的鐵和錳的氧化。由于丁烷在任何氣態(tài)烴中具有最高的溶解度，所以，丁烷富集通過增大基質(zhì)利用率而增強(qiáng)微生物活性。通過氧化所述金屬，通過儲(chǔ)油層輸送到回收井、然后被泵送到地面的溶解金屬濃度更低。通過逐漸降低回收鹽水中鐵和錳的濃度，注入井和回收井濾網(wǎng)上的污垢將隨時(shí)間消失。
本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案應(yīng)用的利用丁烷的細(xì)菌優(yōu)選產(chǎn)生加氧酶而且能代謝丁烷。有效的酶可包括胞外酶、胞內(nèi)酶和聯(lián)胞酶。利用丁烷的細(xì)菌通常產(chǎn)生丁烷單加氧酶和/或丁烷雙加氧酶。
所述利用丁烷的細(xì)菌可包括革蘭氏陰性的和革蘭氏陽性的需氧桿菌和球菌，兼性厭氧革蘭氏陰性桿菌，非光合的、非產(chǎn)孢的(non-fruiting)滑行細(xì)菌和不規(guī)則的無芽孢革蘭氏陽性桿菌。
就包括革蘭氏陰性需氧桿菌和球菌的假單胞菌科(Pseudomonadaceae)來說，下列屬的種可能是合適的假單胞菌屬；貪噬菌屬(Variovorax)；金黃桿菌屬(Chryseobacterium)；叢毛單胞菌屬(Comamonas)；食酸菌屬(Acidovorax)；寡養(yǎng)單胞菌屬(Stenotrophomonas)；鞘氨醇桿菌屬(Sphingobacterium)；黃單胞菌屬(Xanthomonas)；弗拉特氏菌屬(Frateuria)；動(dòng)膠菌屬(Zoogloea)；產(chǎn)堿菌屬(Alcaligenes)；黃桿菌屬(Flavobacterium)；德克斯氏菌屬(Derxia)；俊片菌屬(Lampropedia)；布魯氏菌屬(Brucella)；黃色桿菌屬(Xanthobacter)；棲熱菌屬(Thermus)；熱微菌屬(Thermomicrobium)；鹽單胞菌屬(Halomonas)；交替單胞菌屬(Alteromonas)；蛇形菌屬(Serpens)；紫色桿菌屬(Janthinobacterium)；博德特氏菌屬(Bordetella)；副球菌屬(Paracoccus)；拜葉林氏克菌屬(Beijerinckia)；以及弗朗西絲氏菌屬(Francisella)。
就包括革蘭氏陽性真細(xì)菌類(Eubacteria)和放線菌(Actinomycetes)的放線菌諾卡氏菌(Nocardioform Actinomycetes)科來說，下列屬可能是合適的諾卡氏菌屬(Nocardia)；紅球菌屬(Rhodococcus)；戈登氏菌屬(Gordona)；類諾卡氏菌屬(Nocardioides)；糖多孢菌屬(Saccharopolyspora)；小多孢菌屬(Micropolyspora)；原小單胞菌屬(Promicromonospora)；間孢囊菌屬(Intrasporangium)；假諾卡氏菌屬(Pseudonocardia)；以及厄氏菌屬(Oerskovia)。
就包括革蘭氏陽性球菌的微球菌科(Micrococcaceae)來說，下列屬可能是合適的微球菌屬(Micrococcus)；口腔球菌屬(Stomatococcus)；動(dòng)性球菌屬(Planococcus)；葡萄球菌屬(Staphylococcus)；氣球菌屬(Aerococcus)；消化球菌屬(Peptococcus)；消化鏈球菌屬(Peptostreptococcus)；糞球菌屬(Coprococcus)；孿生球菌屬(Gemella)；片球菌屬(Pediococcus)；明串珠菌屬(Leuconostoc)；瘤胃球菌屬(Ruminococcus)；八疊球菌屬(Sarcina)；以及鏈球菌屬(Streptococcus)。
就包括兼性厭氧革蘭氏陰性桿菌的弧菌科(Vibrionaceae)來說，下列屬可能是合適的氣單胞菌屬(Aeromonas) ；發(fā)光桿菌屬(Photobacterium)；弧菌屬(Vibrio)；鄰單胞菌屬(Plesiomonas)；發(fā)酵單胞菌屬(Zymomonas)；色桿菌屬(Chromobacterium)；肉桿菌屬(Cardiobacterium)；鞘桿菌屬(Calymmatobacterium)；鏈桿菌屬(Streptobacillus)；艾肯氏菌屬(Eikenella)；以及加德納氏菌屬(Gardnerella)。
就包括革蘭氏陰性需氧桿菌和球菌的根瘤菌科(Rhizobiaceae)來說，下列屬可能是合適的葉桿菌屬(Phyllobacterium)；根瘤菌屬(Rhizobium)；慢生根瘤菌屬(Bradyrhizobium)；以及土壤桿菌屬(Agrobacterium)。
就包括非光合的、滑行細(xì)菌、非產(chǎn)孢的噬纖維菌科(Cytophagaceae)來說，下列屬可能是合適的噬纖維菌屬(Cytophaga)；屈撓桿菌屬(Flexibacter)；腐敗螺旋菌屬(Saprospira)；柔發(fā)菌屬(Flexithrix)；滑柱菌屬(Herpetosiphon)；二氧化碳噬纖維菌屬(Capnocytophaga)；以及生孢噬纖維菌屬(Sporocytophaga)。
就包括不規(guī)則無芽孢的革蘭氏陽性桿菌的棒狀桿菌(Corynebacterium)科來說，下列屬可能是合適的金桿菌屬(Aureobacterium)；壤霉菌屬(Agromyces)；蛛菌屬(Arachnia)；羅氏菌屬(Rothia)；醋酸桿菌屬(Acetobacterium)；放線菌屬(Actinomyces)；節(jié)桿菌屬(Arthrobactera)；隱秘桿菌屬(Arcanobacterium)；毛螺菌屬(Lachnospira)；丙酸桿菌屬(Propionibacterium)；真桿菌屬(Eubacterium)；丁酸弧菌屬(Butyrivibria)；短桿菌屬(Brevibacterium)；雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)；微桿菌屬(Microbacterium)；乳酪桿菌屬(Caseobacter)；以及熱厭氧桿菌屬(Thermoanaerobacter)。
應(yīng)用了下列分離技術(shù)來獲得各種利用甲烷、利用丙烷和利用丁烷的細(xì)菌的純培養(yǎng)物和混合培養(yǎng)物。應(yīng)用了富集操作為給定的生長基質(zhì)增加細(xì)菌種群。每周轉(zhuǎn)移從經(jīng)受富集的各種場(chǎng)所收集的土壤樣品達(dá)一年。下文描述了用于富集的方法和原料。
用不銹鋼手用螺旋鉆在一到二英尺的深度收集土壤樣品。將土壤樣品儲(chǔ)存在專用玻璃容器內(nèi)，用無菌去離子水/蒸餾水浸濕而運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室。變更取樣場(chǎng)地時(shí)用三份Alconox皂/蒸餾水漂洗手用螺旋鉆。用作接種體的土壤樣品是從表2中歸納的場(chǎng)所采集的。
表2
用液體培養(yǎng)基每周轉(zhuǎn)移培養(yǎng)物達(dá)一年而增大利用甲烷、利用丙烷和利用丁烷的細(xì)菌的相對(duì)數(shù)量。所述液體培養(yǎng)基是從下列化學(xué)品制備的無機(jī)鹽培養(yǎng)基(MSM)MgSO4-7H2O 1.0g；CaCl20.2g；NH4Cl 0.5g；FeCl3-6H2O 4.0mg；痕量元素溶液 0.5ml；以及蒸餾水 900ml。
痕量元素溶液(它為細(xì)菌生長提供微量營養(yǎng)物)是從下列組分制備的ZnCl25.0mg；MnCl2-4H2O3.0mg；H3BO430.0mg；NiCl2-6H2O2.0mg；(NH4)6Mo7O24-4H2O 2.25mg；以及蒸餾水 1000ml在高壓滅菌(121℃20min)之前，用20.0ml含3.6g Na2HPO4和1.4g KH2PO4于100ml蒸餾水中的磷酸鹽緩沖液將MSM的pH調(diào)節(jié)到6.8。對(duì)MSM和緩沖液高壓滅菌后，當(dāng)培養(yǎng)基溫度達(dá)到60℃時(shí)，往MSM中添加另一份2.0ml緩沖液。添加溶于100ml蒸餾水的4.0mg酪蛋白氨基酸和4.0mg酵母(Difco)而完成MSM混合物的混合。在添加到MSM之前，通過0.2微米濾器(Gelman)的真空過濾將所述營養(yǎng)液過濾滅菌。
在第一次富集轉(zhuǎn)移之前，對(duì)來自表2中歸納的八個(gè)取樣地點(diǎn)的接種體進(jìn)行一系列預(yù)處理。前兩次預(yù)處理是對(duì)用作接種體的原始土壤原料進(jìn)行的。對(duì)于每周轉(zhuǎn)移過程中作為MSM的替換液進(jìn)行最后兩次處理。預(yù)處理包括下列步驟(1)30％乙醇飽和液漂洗，接著用無菌磷酸鹽緩沖液漂洗(乙醇)；(2)60℃水浴15分鐘(加熱)；(3)未處理(不處理)；(4)含10％氯化鈉水溶液(10％NaCl)的MSM；以及(5)pH為2.0(pH2)的MSM。應(yīng)用第(4)和(5)次處理試圖確定能利用烴作為生長基質(zhì)的極限嗜鹽菌和嗜酸菌。
對(duì)每個(gè)樣品系列的第一次富集轉(zhuǎn)移是在含20ml MSM和1.0g接種體的72ml血清瓶(Wheaton)中進(jìn)行的。隨后用無菌塑料注射器(B&D)進(jìn)行培養(yǎng)物轉(zhuǎn)移(5.0ml)。用紅橡皮塞蓋住瓶子并用鋁卷邊密封(Wheaton)。將每個(gè)樣品都進(jìn)行無菌操作，并將全部玻璃器皿、原料和供料都通過高壓滅菌處理滅菌。表3歸納了富集轉(zhuǎn)移方案和每個(gè)血清瓶的液面上空間內(nèi)被置換的甲烷或丙烷的濃度，應(yīng)用專用氣密注射器(Hamilton)進(jìn)行所述置換，用Fisher Scientific惰性取樣閥(開/關(guān)操縱桿)來控制每次轉(zhuǎn)移之間從針尖損耗的氣體。
表3
可從下列反應(yīng)式推導(dǎo)甲烷、丙烷和丁烷的礦化所需氧的量。
CH4+2O2＝CO2+2H2O2∶1C3H8+5O2＝3CO2+4H2O 5∶1C4H10+6.5O2＝4CO2+5H2O 6.5∶1表3歸納了關(guān)于1號(hào)樣品制備的整組富集轉(zhuǎn)移物。第一個(gè)樣品系列不包括丁烷處理。其余七個(gè)樣品是按相同方式制備的，此外，還包含丁烷處理系列，如表4～10中所示。每個(gè)樣品系列都保持一個(gè)對(duì)比樣(只含無菌MSM的血清瓶)。
本文描述的全部烴氣體都是研究級(jí)的(Scott Specialty Gases)。以27％(vol/vol)的濃度添加甲烷，以10％的濃度添加丙烷和以6％(vol/vol)的濃度添加丁烷。頭六個(gè)月富集轉(zhuǎn)移后，濃度降到13％(甲烷)和9％(丙烷)。丁烷的濃度保持相同(在6％)。
表4
表5
表6
表7
表8
表9
表10
前兩周富集轉(zhuǎn)移后，所有的液體懸浮物(10％NaCl處理、2.0pH處理和對(duì)比樣除外)都顯示了濁度的顯著增大。
進(jìn)行富集轉(zhuǎn)移25周后，對(duì)全部隔離群搜集形態(tài)描述和直接細(xì)胞計(jì)數(shù)。應(yīng)用Olympus BH-2相差顯微鏡搜集隔離群的形態(tài)描述。此外，應(yīng)用Bright Line血細(xì)胞計(jì)數(shù)器(Fisher Scientific)通過直接計(jì)數(shù)法數(shù)細(xì)胞密度。表11歸納了所述描述和細(xì)胞密度計(jì)數(shù)結(jié)果。保持滅菌的SMS血清瓶作為對(duì)比。
表11
于1996年8月22日將樣品ID菌株3NB和6NB放在美國典型培養(yǎng)物保藏所(ATCC)，Rockville，MD，分別在ATCC標(biāo)識(shí)號(hào)55808和55809下保藏。
作為供微生物消費(fèi)的食物源，發(fā)現(xiàn)丁烷在很多應(yīng)用中由于它的溶度因子而是比甲烷或丙烷更優(yōu)良的基質(zhì)。甲烷和丙烷的特征是稍微溶于水，而丁烷的特征則是很易溶于水。在17℃下，100ml水中分別可溶解3.5ml甲烷和6.5ml丙烷。相比之下，100ml水中可溶解15ml丁烷。更高的溶解度增大了微生物對(duì)代謝的生長基質(zhì)的接觸。所以，丁烷在地下水中的溶解性比甲烷大約高四倍。按本發(fā)明，丁烷注入導(dǎo)致注入井口大范圍的影響。
各種利用丙烷和利用丁烷的細(xì)菌特征如下。微生物鑒定基于相似性指數(shù)。微生物鑒定體系(MIS)中的相似性指數(shù)是這樣的數(shù)值，即，它表達(dá)未知樣品的脂肪酸組成與用來產(chǎn)生作為其匹配物列出的文庫條目的菌株的平均脂肪酸甲酯組成相比是如何地接近。數(shù)據(jù)庫檢索提供最佳匹配物和相關(guān)的相似性指數(shù)。構(gòu)成未知樣品的脂肪酸與文庫條目平均值的準(zhǔn)確匹配導(dǎo)致1.000的相似性指數(shù)。相似性指數(shù)將隨著每種脂肪酸與平均百分?jǐn)?shù)的不同而減小。相似性為0.500或更高的菌株以及第一次選擇和第二次選擇之間分離為0.100的菌株是良好的匹配物(良好的或優(yōu)異的)。0.300～0.500之間的相似性指數(shù)可能是良好的匹配物，但是也指示非模式菌株(OK)。低于0.300的值啟示該物種不在數(shù)據(jù)庫中，但列出的那些提供最接近的相關(guān)物種(不良的或差的)。
至于脂肪酸分析后仍然未鑒定的菌株，就應(yīng)用Biolog系統(tǒng)，其中，通過將未知分離物的基質(zhì)利用特性與Biolog數(shù)據(jù)庫比較來鑒定微生物。
在兩個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室選擇下列分離物來鑒定。丙烷利用者2EP，3EP，4HP，6HP，6NP和8NP；丁烷利用者2EB，2HB，3EB，3NB，4EB，4HB，4NB，5EB，6HB，6NB和7NB。
大多數(shù)丙烷利用者和丁烷利用者的特征是兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室比較-成對(duì)分離物2EP-2EB、3EP-3EB、4HP-4HB、6HP-6HB和6NP-6NB的不同屬/種，于是表明丁烷利用者是一類明顯與丙烷利用者不同的微生物。由于利用甲烷的細(xì)菌理所當(dāng)然是甲烷氧化者，所以來自甲烷實(shí)驗(yàn)生態(tài)系統(tǒng)的分離物未接受實(shí)驗(yàn)分析。將來自實(shí)驗(yàn)生態(tài)系統(tǒng)的大部分分離物混合。在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室之間，59屬/種被鑒定為“良好的或優(yōu)異的”準(zhǔn)確，14為“OK”準(zhǔn)確(非模式菌株)，以及22為“差的”準(zhǔn)確(不屬于數(shù)據(jù)庫的仍然未知的種)。表12歸納了經(jīng)鑒定能降解TCE的丁烷利用者。
表12
*＝指示與脂肪酸數(shù)據(jù)庫差匹配的低相似性指數(shù)。在這些情況下，列出的聚生體中的物種與測(cè)試基質(zhì)利用的數(shù)據(jù)庫匹配并且仍未鑒定。(*)最恰當(dāng)?shù)孛枋隽宋粗膶?種。**＝GC亞類A亞種***＝GC亞類B亞種****＝棋盤狀亞種雖然為了闡釋而在上文描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方案，但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，顯然可對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)作很多改變而不偏離附后權(quán)利要求書規(guī)定的本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種減少井結(jié)垢的方法，該方法包括刺激井附近利用烷烴的細(xì)菌的生長，以及用利用烷烴的細(xì)菌減少井上的結(jié)垢物質(zhì)沉積。
2.權(quán)利要求1的方法，其中，所述利用烷烴的細(xì)菌包括利用丁烷的細(xì)菌。
3.權(quán)利要求2的方法，其中，所述利用丁烷的細(xì)菌包括至少一種選自下組的細(xì)菌假單胞菌屬、貪噬菌屬、諾卡氏菌屬、金黃桿菌屬、叢毛單胞菌屬、食酸菌屬、紅球菌屬、金桿菌屬、微球菌屬、氣單胞菌屬、寡養(yǎng)單胞菌屬、鞘氨醇桿菌屬、希瓦氏菌屬、葉桿菌屬、棍狀桿菌屬、產(chǎn)堿菌屬、戈登氏菌屬、棒桿菌屬和噬纖維菌屬。
4.權(quán)利要求2的方法，其中，所述利用丁烷的細(xì)菌包括至少一種選自下組的細(xì)菌惡臭假單胞菌、紅蒼白假單胞菌、銅綠假單胞菌、爭(zhēng)論貪噬菌、星狀諾卡氏菌、巴西諾卡氏菌、局限諾卡氏菌、小球諾卡氏菌、產(chǎn)吲哚金黃桿菌、腦膜膿毒性金黃桿菌、食酸叢毛單胞菌、德氏食酸菌、紫紅紅球菌、紅串紅球菌、藤黃紅球菌、巴氏金桿菌、酯香金桿菌、天牛金桿菌、變異微球菌、克氏微球菌、豚鼠氣單胞菌、嗜麥芽糖寡養(yǎng)單胞菌、嗜溫鞘氨醇桿菌、食神鞘氨醇桿菌、腐敗希瓦氏菌B、紫金牛葉桿菌、密執(zhí)安棍狀桿菌、木糖氧化產(chǎn)堿菌、土生戈登氏菌、水生棒桿菌B和約氏噬纖維菌。
5.權(quán)利要求2的方法，其中，所述利用丁烷的細(xì)菌包括至少一種選自下組的細(xì)菌紅蒼白假單胞菌、銅綠假單胞菌、爭(zhēng)論貪噬菌、星狀諾卡氏菌、局限諾卡氏菌、產(chǎn)吲哚金黃桿菌、食酸叢毛單胞菌、德氏食酸菌、紫紅紅球菌、紅串紅球菌、酯香金桿菌、天牛金桿菌、變異微球菌、克氏微球菌、豚鼠氣單胞菌、嗜麥芽糖寡養(yǎng)單胞菌、嗜溫鞘氨醇桿菌、密執(zhí)安棍狀桿菌、木糖氧化產(chǎn)堿菌、水生棒桿菌B和約氏噬纖維菌。
6.權(quán)利要求1的方法，其中，所述結(jié)垢物質(zhì)包含至少一種金屬氧化物。
7.權(quán)利要求1的方法，其中，所述結(jié)垢物質(zhì)包含細(xì)菌。
8.權(quán)利要求1的方法，其中，所述結(jié)垢物質(zhì)包含至少一種金屬氧化物和細(xì)菌的組合。
9.權(quán)利要求8的方法，其中，所述至少一種金屬氧化物是水化的。
10.權(quán)利要求8的方法，其中，所述至少一種金屬氧化物包括下列金屬的氧化物鐵、錳、鉛、砷、鎳、汞、鉬、鎘、銅、鉻、銀、鋅、鉀或其組合。
11.權(quán)利要求8的方法，其中，所述至少一種金屬氧化物包括氧化鐵。
12.權(quán)利要求1的方法，其中，所述井包括回收井。
13.權(quán)利要求12的方法，其中，所述回收井包括水回收井。
14.權(quán)利要求12的方法，其中，所述回收井包括油回收井。
15.權(quán)利要求1的方法，其中，所述井包括注入井。
16.權(quán)利要求15的方法，其中，所述注入井包括就地生物除污井。
17.一種減少井結(jié)垢的方法，它包括在易結(jié)垢的井區(qū)引入至少一種烷烴和氧；以及刺激減少結(jié)垢物質(zhì)在井上沉積的、利用烷烴的細(xì)菌的生長。
18.權(quán)利要求17的方法，其中，所述至少一種烷烴包括丁烷基質(zhì)。
19.權(quán)利要求18的方法，其中，所述丁烷基質(zhì)包含至少約10wt％丁烷。
20.權(quán)利要求18的方法，其中，所述丁烷基質(zhì)包含至少約50wt％丁烷。
21.權(quán)利要求18的方法，其中，所述丁烷基質(zhì)包含至少約90wt％丁烷。
22.權(quán)利要求18的方法，其中，所述丁烷基質(zhì)包含至少約99wt％正丁烷。
23.權(quán)利要求17的方法，它進(jìn)一步包括，將至少一種烷烴連續(xù)引到所述井。
24.權(quán)利要求17的方法，它進(jìn)一步包括，將至少一種烷烴定期引到所述井。
25.權(quán)利要求17的方法，其中，氧是呈含氧的氣體形式被引入的。
26.權(quán)利要求25的方法，其中，所述含氧的氣體包括空氣。
27.權(quán)利要求25的方法，它進(jìn)一步包括，將含氧的氣體連續(xù)引到所述井。
28.權(quán)利要求25的方法，它進(jìn)一步包括，將含氧的氣體定期引到所述井。
29.權(quán)利要求17的方法，它進(jìn)一步包括，將利用丁烷的細(xì)菌引到所述場(chǎng)所。
30.權(quán)利要求17的方法，其中，所述井包括回收井。
31.權(quán)利要求30的方法，其中，所述回收井包括水回收井。
32.權(quán)利要求30的方法，其中，所述回收井包括油回收井。
33.權(quán)利要求32的方法，它進(jìn)一步包括，將加壓流體注入到油回收井附近。
34.權(quán)利要求33的方法，其中，所述加壓流體包括水。
35.權(quán)利要求34的方法，其中，通過使含氧的氣體與水混合而將至少一部分氧引入井。
36.權(quán)利要求33的方法，其中，所述加壓流體包括海水。
37.權(quán)利要求17的方法，其中，所述井包括注入井。
38.權(quán)利要求37的方法，其中，所述注入井包括就地生物除污井。
39.一種減少井結(jié)垢的裝置，它包括刺激井附近利用烷烴的細(xì)菌生長的裝置，于是減少結(jié)垢物質(zhì)在井上的沉積。
40.一種減少井結(jié)垢的裝置，它包括烷烴基質(zhì)源；含氧氣體源；以及至少一個(gè)注入器，該注入器與烷烴基質(zhì)源和含氧氣體源有流通，它的遠(yuǎn)端位于易結(jié)垢的井的至少一部分附近。
全文摘要
公開了一種方法和裝置,其中,利用烷烴的細(xì)菌被用來減少注入井(90,91)和回收井(80)結(jié)垢。防止了將會(huì)堵塞所述井(90,91,80)的結(jié)垢物質(zhì)(例如細(xì)菌和金屬氧化物的組合)在所述井(90,91,80)上沉積。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中,將丁烷基質(zhì)和含氧的氣體注入井入口或出口(84)附近而刺激有效地減少或消除井(80)的污垢的、利用丁烷的細(xì)菌的生長。
文檔編號(hào)E21B37/06GK1349587SQ00807043
公開日2002年5月15日 申請(qǐng)日期2000年4月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月16日
發(fā)明者費(fèi)利克斯·安東尼·佩里羅 申請(qǐng)人:費(fèi)利克斯·安東尼·佩里羅